第一节 化学反应与能量变化 课件(共104张PPT) 高中化学人教版（2019）必修第二册

(共104张PPT)
第六章
化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化（一）
高中化学人教版（2019）必修第二册
一、放热反应与吸热反应
释放热量的化学反应——
吸收热量的化学反应——
1.概念
放热反应
吸热反应
2.常见放热反应
大多数化合反应
如H2与Cl2化合、生石灰与水化合等。
活泼金属与水或酸的反应
如钠与水反应、镁与盐酸反应等。
燃烧反应
如木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧等。
一、放热反应与吸热反应
大多数分解反应，如碳酸钙的分解等　
氢氧化钡与氯化铵的反应
盐酸与碳酸氢钠的反应
灼热的炭与二氧化碳的反应
2.常见吸热反应
一、放热反应与吸热反应
课堂练习
下列反应属于吸热反应的是（ ）
A．过氧化钠溶于水　　　　　
B．甲烷燃烧
C．锌片溶于稀硫酸
D．煅烧石灰石
D
下列说法正确的是（ ）
A. 吸热反应需要加热才能发生
B. 放热反应在常温下就能进行
C. 有热量变化的过程均为化学反应
D. 反应是放热还是吸热跟是否加热没有直接的关系
D
课堂练习
二、化学反应中能量变化的本质
为什么化学反应会伴随着能量变化？
为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
二、化学反应中能量变化的本质
H2
Cl2
HCl
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
二、化学反应中能量变化的本质
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
二、化学反应中能量变化的本质
化学键的断裂—— 能量
化学键的形成—— 能量
1. 化学键的断裂和形成中的能量变化
吸收
放出
二、化学反应中能量变化的本质
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
吸收436kJ能量
吸收243kJ能量
二、化学反应中能量变化的本质
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
吸收679kJ能量
H—Cl
H—Cl
二、化学反应中能量变化的本质
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
放出431kJ能量
放出431kJ能量
H—Cl
H—Cl
二、化学反应中能量变化的本质
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
吸收679kJ能量
放出862kJ能量
<
H—Cl
H—Cl
放热反应
二、化学反应中能量变化的本质
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
2HCl(g) H2(g) + Cl2(g)
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
放出679kJ能量
吸收862kJ能量
>
二、化学反应中能量变化的本质
放热反应
吸热反应
二、化学反应中能量变化的本质
H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g)
2HCl(g) H2 (g) + Cl2 (g)
化学键的断裂——吸收能量
化学键的形成——放出能量
化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
2.化学反应中能量变化的本质
二、化学反应中能量变化的本质
化学键的断裂——吸收能量
化学键的形成——放出能量
一般情况下，如果一个化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量，则有能量向环境释放，发生放热反应。如果反应过程中吸收的能量多于放出的能量，则需从环境吸收能量，发生吸热反应。
化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
2.化学反应中能量变化的本质
二、化学反应中能量变化的本质
下列说法错误的是（ ）
化学反应必然伴随能量变化
化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
化学键断裂需要吸收能量
化学键形成需要释放能量
B
课堂练习
下列说法中不正确的是（ ）
A. 放热反应在常温下很容易发生
B. 碳酸钙分解过程中化学键断裂所需总能量大于化学键形成释放的总能量
C. 需要加热方能发生的不一定是吸热反应
D. 化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的
A
课堂练习
三、化学反应中能量变化的宏观判断
三、化学反应中能量变化的宏观判断
能量
反应物
生成物
反应过程
放出能量
反应物的总能量高
生成物的总能量低
化学反应
释放能量
三、化学反应中能量变化的宏观判断
能量
反应物
生成物
反应过程
放出能量
三、化学反应中能量变化的宏观判断
能量
反应物
生成物
反应过程
吸收能量
生成物的总能量高
反应物的总能量低
化学反应
吸收能量
三、化学反应中能量变化的宏观判断
能量
反应物
生成物
反应过程
吸收能量
放热反应：反应物的总能量高于生成物的总能量，发生反应时向环境释放能量
吸热反应：反应物的总能量低于生成物的总能量，发生反应时从环境吸收能量
反应物的总能量
生成物的总能量
能量的吸收
三、化学反应中能量变化的宏观判断
反应物的总能量
生成物的总能量
能量的释放
下列反应中反应物的总能量高于生成物的总能量的是（ ）
A. C与CO2的化合反应
B. 氨气分解为氢气和氮气
C. 盐酸和碳酸氢钠的反应
D. 天然气的燃烧
D
课堂练习
一定条件下，石墨转化为金刚石需要吸收能量。在该条件下，下列结论不正确的是（ ）
金刚石转化为石墨是放热反应
1 mol C（金刚石）比1 mol C（石墨）的总能量高
石墨比金刚石稳定
等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
D
课堂练习
能量
1 mol C（石墨）
1 mol C（ 金刚石）
反应过程
一定条件下，石墨转化为金刚石需要吸收能量。
课堂练习
能量
1 mol C（石墨）
1 mol C（ 金刚石）
反应过程
金刚石转化为石墨是放热反应
1 mol C（金刚石）比1 mol C（石墨）的总能量高
石墨比金刚石稳定
课堂练习
能量
1 mol C（石墨）
1 mol C（ 金刚石）
反应过程
课堂练习
能量
1 mol C（石墨）
1 mol C（ 金刚石）
反应过程
石墨比金刚石稳定
课堂练习
能量
1 mol C（石墨）
1 mol C（ 金刚石）
反应过程
等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
课堂练习
等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
课堂练习
能量
1 mol C (石墨, s) + 1 mol O2(g)
1 mol C (金刚石, s) +1 mol O2(g)
反应过程
1 mol CO2(g)
请思考：
相同条件下，白磷和红磷谁更稳定？
相同条件下，31g红磷和白磷分别完全燃烧，谁放出的热量更多？
三、化学反应中能量变化的宏观判断
冷敷袋俗称冰袋，在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等多种用途。
硝酸铵和十水合碳酸钠是冷敷袋中常见盛装的主要物质。请写出二者在一定条件下反应的化学方程式，并从反应物、生成物总能量高低的角度解释该反应有能量变化的原因。（提示：该反应产生了两种气体。）
课堂练习
Na2CO3 10H2O + 2NH4NO3 2NaNO3 + 2NH3 + CO2 +11H2O
该反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，发生反应时需要从环境吸收能量。
四、人类活动与能源
人类利用能源的三个阶段：
时期、 时期和 时期。
柴草
化石能源
多能源结构
人类利用能源的三个阶段：
时期、 时期和 时期。
四、人类活动与能源
柴草
化石能源
多能源结构
人类利用能源的三个阶段：
时期、 时期和 时期。
消费量（折合成标准煤）/万吨 消费总量 分类消费总量 煤炭 石油 天然气 水电、风电、核电
429905 273849 78673 25364 52019
占比/ % 100 64 18 6 12
2015年我国能源消费总量和构成
四、人类活动与能源
柴草
化石能源
多能源结构
人类利用能源的三个阶段：
时期、 时期和 时期。
利用过程中面临两个问题
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；
二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
四、人类活动与能源
柴草
化石能源
多能源结构
解决办法
节约能源
寻找新能源
四、人类活动与能源
节能
燃料燃烧阶段——改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率
四、人类活动与能源
节能
能量利用阶段——使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。
四、人类活动与能源
新能源
特点：资源丰富、可以再生、无污染
四、人类活动与能源
新能源
特点：资源丰富、可以再生、无污染
常见新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
四、人类活动与能源
下列关于能量转换的认识中，不正确的是（ ）
A. 电解水生成氢气和氧气时，电能主要转化为化学能
B. 绿色植物进行光合作用时，太阳能主要转化为生物质能
C. 煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D. 白炽灯工作时，电能全部转化为光能
D
课堂练习
本节课知识小结
本节课知识小结
本节课知识小结
本节课知识小结
本节课知识小结
第六章
化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化（二）
高中化学人教版（2019）必修第二册
化学反应与电能
化学能
热能
燃料燃烧
电能
发电机
机械能
蒸汽轮机
化学能
热能
燃料燃烧
火力发电：
电能
发电机
机械能
蒸汽轮机
化学能
热能
燃料燃烧
化学反应与电能
火力发电：
火力发电的弊端
电能
发电机
机械能
蒸汽轮机
化学能
热能
燃料燃烧
化学反应与电能
火力发电：
火力发电的弊端
①煤属于不可再生资源，资源有限，用煤发电会造成资源的浪费。
②煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、粉尘等)，污染环境。
③能量经过多次转化，每个环节都有能耗，能量利用率低。
电能
发电机
机械能
蒸汽轮机
化学能
热能
燃料燃烧
电能
发电机
机械能
化学能
热能
燃料燃烧
蒸汽轮机
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
电能
化学能
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
电能
化学能
？
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
化学能
热能
燃料燃烧
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
化学能
热能
放热反应
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
化学能
电能
放热反应
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
化学能
电能
放热反应
带电粒子的定向移动
化学反应与电能
原电池：化学能转化为电能的装置
化学能
电能
放热反应
化学反应与电能
氧化还原反应
一、原电池
Zn + H2SO4(稀) ZnSO4 + H2
还原剂
氧化剂
1. 氧化还原反应与原电池
一、原电池
2e
Zn + 2H＋ Zn2＋ + H2↑
锌
稀硫酸
如何将氧化反应和还原反应分开进行，
让电子通过导体定向移动，从而获得电流？
锌
铜
稀硫酸
A
2.原电池的构成
一、原电池
未连通电路：
连通电路后：
3.原电池的工作原理
一、原电池
当插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时，锌比铜活泼，与稀硫酸作用容易失去电子，被氧化成Zn2+进入溶液。
Zn－2e－ Zn2+
3.原电池的工作原理
一、原电池
锌
铜
稀硫酸
A
Zn2+
e-
e-
SO42-
SO42-
H+
H+
锌
铜
稀硫酸
A
电子由锌片经导线流向铜片
Zn2+
e-
e-
e-
3.原电池的工作原理
一、原电池
SO42-
e-
SO42-
H+
H+
锌
铜
稀硫酸
A
溶液中的H＋从铜片获得电子，被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出。
2H+＋2e H2↑
SO42-
H+
H+
H2
一、原电池
e-
e-
e-
e-
SO42-
e-
3.原电池的工作原理
Zn2+
e-
锌
铜
稀硫酸
A
氧化反应
还原反应
一、原电池
3.原电池的工作原理
锌
铜
稀硫酸
A
一、原电池
电极材料：较活泼的锌
反应类型：氧化反应
得失电子情况：失电子
Zn － 2e Zn2+
3.原电池的工作原理
e
锌
铜
稀硫酸
A
一、原电池
电极材料：较活泼的锌
反应类型：氧化反应
得失电子情况：失电子
Zn － 2e Zn2+
3.原电池的工作原理
e
锌
铜
稀硫酸
A
一、原电池
电极材料：较活泼的锌
反应类型：氧化反应
得失电子情况：失电子
Zn － 2e Zn2+
电极材料：较不活泼的铜
反应类型：还原反应
得失电子情况：得电子
2H+ + 2e H2
3.原电池的工作原理
电极材料：较不活泼的铜
电荷流动方向：电子流入
电极名称：正极
锌
铜
稀硫酸
A
一、原电池
电极材料：较活泼的锌
电荷流动方向：电子流出
电极名称：负极
物理学中规定：正电荷流动的方向为电流方向
3.原电池的工作原理
重要概念：
原电池——化学能转化为电能的装置
正极——电流流出（电子流入）
负极——电流流入（电子流出）
电极反应式——电化学装置中表示原子或离子在电极上得电子发生还原或失电子发生氧化反应的式子
一、原电池
3.原电池的工作原理
下列关于图中所示装置的叙述，错误的是（ ）
A. 锌是负极，其质量逐渐减轻
B. 氢离子在铜表面被还原，产生气泡
C. 电流从锌片经导线流向铜片
D. 电子从锌片经导线流向铜片
课堂练习
C
锌
铜
稀硫酸
课堂练习
某实验兴趣小组以锌和铜为电极，稀硫酸为电解质溶液研究原电池，下列叙述正确的是（　　）
A．铜电极上发生的电极反应式为Cu2+ + 2e Cu
B．不用导线连接，把铜片和锌片搭在一起也可以产生电流（如图）
C．电子在导线上从铜电极流向锌电极
D．把锌片换成石墨，电流计指针偏转方向改变
B
如图所示，a为铁棒，b为石墨棒，烧杯中盛有稀硫酸。关于该装置的说法中，正确的是（　　）
A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B．石墨棒上有气体逸出，溶液中 c(H＋) 增大
C．导线上有电流，电流方向a→b
D．反应后a极质量减轻
a
b
D
课堂练习
负极 正极
发生_____反应 发生_____反应
电子沿导线_____ 电子沿导线_____
电流沿导线_____ 电流沿导线_____
有__________现象 有__________现象
一般为活动性_____的金属 一般为活动性_____的金属或非金属
还原
氧化
流入
流出
流出
流入
生成气体等
金属溶解等
较弱
较强
4.原电池的电极判断
一、原电池
如图所示的装置中，有关实验的说法正确的是（ ）
a b c溶液 有关实验的说法
A 镁 铝 稀硫酸 a电极上的电极反应式：
2H++2e H2
B 铜 铝 盐酸 b电极质量减轻
C 铁 石墨 稀硫酸 b电极质量增加
D 石墨 铝 烧碱溶液 电流计指针不偏转
a
b
A
c溶液
课堂练习
B
如图所示的装置中，有关实验的说法正确的是（ ）
B
a b c溶液 有关实验的说法
A 镁 铝 稀硫酸 a电极上的电极反应式：
2H++2e H2
B 铜 铝 盐酸 b电极质量减轻
C 铁 石墨 稀硫酸 b电极质量增加
D 石墨 铝 烧碱溶液 电流计指针不偏转
课堂练习
负极
正极
负极
正极
负极
正极
负极
正极
把a、b、c、d 四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连、a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连时，a质量减少；b、d相连，b为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为（ ）
a > c > d > b B. a > c > b > d
C. b > d > c > a D. a > b >c > d
A
课堂练习
把a、b、c、d 四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。
若a、b相连、a为负极；
c、d相连，d上有气泡逸出；
a、c相连时，a质量减少；
b、d相连，b为正极。
活动性：a > b
活动性：c > d
活动性：a > c
活动性：d > b
活动性顺序由大到小： a > c > d > b
课堂练习
二、化学电池
1.自制简易电池
【目的】
根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】
水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片，铁片，铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
二、化学电池
1.自制简易电池
问题讨论：
水果电池中，水果的作用是什么？
通过比较不同材料作电极的简易电池，你是否发现电极材料的选择有一些值得注意的问题？
在以上实验中，电池不可或缺的构成部分有哪些？
2.常见化学电池
二、化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
放电之后不能充电
例如：锌锰干电池等
一次电池
2.常见化学电池
二、化学电池
可以充电，多次使用
例如：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等
二次电池
2.常见化学电池
二、化学电池
将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置
例如：氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等
燃料电池
2.常见化学电池
二、化学电池
下列说法错误的是（　 　）
A．锌锰干电池中，锌筒作正极
B．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
C．燃料电池清洁、安全又高效
D．化学电池是新能源和可再生能源的重要组成部分
A
课堂练习
本节课知识小结
本节课知识小结
本节课知识小结
负极锌片失去的电子通过导线定向移动到正极铜片，从而形成电流
本节课知识小结
负极锌片失去的电子通过导线定向移动到正极铜片，从而形成电流
本节课知识小结
负极锌片失去的电子通过导线定向移动到正极铜片，从而形成电流
自我反馈
下列关于原电池的叙述，正确的是（ ）
A. 构成原电池的正极和负极材料必须是两种活泼性不同的金属
B. 原电池是将化学能转变为电能的装置
C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
B
如图所示，两电极一为石墨棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（ ）
A. a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B. b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C. a为正极，是石墨棒，烧杯中的溶液为硫酸
D. b为正极，是石墨棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C
a
b
A
自我反馈
X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有 Z析出，X、Y与稀硫酸构成原电池时，Y为负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）
Y > X > Z B. X > Z > Y
C. Y > Z > X D. X > Y > Z
A
自我反馈
锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为 2Li + 2H2O 2LiOH + H2 。电池工作时，下列说法错误的是（ ）
金属锂作负极
镍电极上发生氧化反应
C. 可将化学能转化为电能
D. 电子从锂电极经导线流向镍电极
B
金属锂
金属镍
海水

用电设备
自我反馈
随着生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
A. 利用电池外壳的金属材料
B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D. 回收其中石墨电极
B
自我反馈
谢谢